基于-PLC的-CANopen主站-功能的实现

1． 1概述

CANopen主站功能是在 PLC的硬件平台，不改变原有 PLC的功能的基础上，以模块的形式加入到 PLC软件系统中，模块之间以内部数据映射的机制实现数据交换及模块的无缝接合。CANopen主站遵循 CiA DS301协议，支持 SDO( Service Data Object)客户端、周期 PDO( Process Data Object)通信和非周期 PDO通信。最大支持 32个节点，每个节点可以支持 4个发送 PDO和 4个接收 PDO。CANopen主站支持 10 Kb～1000 Kb的波特率。

1． 2硬件结构

CANopen主站的硬件主要由电源模块、CPU模块、存储器模块、I/O模块、CANopen模块和其他模块组成。具体的硬件框图由图 1组成。

图 1硬件结构框图

电源模块采用交流 220 V输入，PLC的 CPU电源采用3．3 V供电，I/O模块与 CPU电源隔离并采用 24 V电源供电。CPU模块采用高性能的 ARM7芯片，以低成本实现高速运算，并能管理与控制多种硬件资源。CAN收发器采用高性能 CTM1050T模块，此模块最大可以支持 1 000 Kb/s的波特率，带信号隔离功能，可以提供稳定的

CAN通信。

1. 1． 3 CANopen主站的实现

    

2. 1． 3． 1 CANopen主站的系统结构

    

CANopen主站主要包括以下几个模块 :系统管理模块、数据管理模块、CANopen配置管理模块、CANopen运行模块、通信模块，如图 2所示。

图 2 CANopen主站系统结构

系统管理模块是 CANopen主站系统的总体管理模块，管理与控制 CANopen主站运行、各个状态的切换、故障与出错处理、各模块调度、时间管理，其他模块则在系统管理模块下运行。CANopen配置管理模块主要负责管理与用户配置好的各个 CANopen从站模块，在主站配置状态下依次配置各个从站，在主站正常运行状态下监控与管理各个从站运行状态。数据管理模块则是管理 CANopen主站数据的存放与交互，主要包括 CANopen用户配置数据管理、数据检查、各个模块之间数据的交互、与 PLC数据的交互等。通信模块则是用来与 PLC、上位机进行通信的管理模块。

1． 3． 2 CANopen主站运行机制

CANopen主站运行的流程图如图 3所示。 PLC上电后，CANopen主站模块也进入自检过程，主要是读取基本配置数据及 PLC状态。用户通过上位机将配置好的从站数据通过通信模块下载到 PLC的存储器中。主站模块读取存储器中的配置数据，经过检查无错误后按照配置数据的参

图 3 CANopen运行流程

2 CANopen主站与 PLC的结合

CANopen主站是以模块的形式与 PLC相结合。由于 PLC需要运行用户程序，为了不影响用户程序运行，CANopen主站模块作为一个任务独立于 PLC运行。CANopen主站中的数据管理模块专门负责与 PLC任务进行数据交换。在数据交换的过程中，以数据映射的方法完成 CANopen主站模块与 PLC的数据交换。数据映射机制如图 5所示。

图 5数据映射机制

通过建立一个数据映射表将 PLC开放数据区的地址与每个 PDO对象和 SDO对象中数据的对应关系存储下来。CANopen主站数据处理模块在接收到相应的数据对象处理时，根据数据对象的编号在数据映射表里查询，得到相应的 PLC的开放数据区的地址。数据处理模块将数据对象中的数据存储到相应的地址中 ;而 PLC也可以在用户程序使用这块开放数据区读取或是修改这里的数据，就完成了对 CANopen主站的数据控制，间接达到了对 CANopen总线网络的控制及相应从站的远程控制的目的。用户可以通过 PLC的监控和在线功能访问这块数据区，也可以实现监控远程 CANopen从站的数据。